小學科學教學中學生的創(chuàng)造性學習和創(chuàng)造能力培養(yǎng)
——基于隱性知識論的視角

葉寶生， 曹溫慶

(首都師范大學 初等教育學院， 北京 100048)

一、問題的提出

培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力處于現(xiàn)代教育的中心地位。布魯姆在認知領域教育目標分類學中將知識分為事實性知識、概念性知識、程序性知識和元認知知識四個維度，同時又將各知識維度按認知過程(能力)區(qū)分為記憶(回憶)、理解、應用、分析、評價和創(chuàng)造一共六個類別[1]。教育目標就是知識某個維度與某個認知過程維度的交叉點，也就是教育目標是對知識類別和所達到認知過程程度的表述。顯然，創(chuàng)造性認知能力是最高階的能力。如何在學科教學中達到創(chuàng)造性學習從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力？科學是非常具有創(chuàng)造性的研究領域，但針對小學生在小學科學學科教學中培養(yǎng)其創(chuàng)造能力卻非常欠缺。有些小學科學教師在實踐層面進行學生創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，又主要關(guān)注的是教學形式和教學氛圍，缺乏深入的理論支撐和具體的行動策略。具有豐富的創(chuàng)造思想和創(chuàng)造思維的科學學科，如何針對小學生進行創(chuàng)造能力培養(yǎng)，也就是在小學科學教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力和創(chuàng)新思維，成為一個重要問題。本文依據(jù)隱性知識及其顯隱知識轉(zhuǎn)化理論，分析小學科學教學中如何進行創(chuàng)造性學習和創(chuàng)造能力培養(yǎng)。

二、知識的轉(zhuǎn)化和知識的創(chuàng)造

知識為主體與環(huán)境相互作用而獲得的信息及其組織。儲存于個體內(nèi)，即為個體的知識；儲存于個體外，即為人類的知識。儲存于個體外的人類知識是以語言文字、公式圖表等方式記錄在各種書籍中，是明確表達出的知識形態(tài)。而儲存于個體內(nèi)的個體知識，有些是可以明確以文字或語言的方式表達出來，但有些卻難以言表。這樣，基于是否能夠清晰表達出來，知識就區(qū)分為兩種，即顯性知識和隱性知識。

隱性知識之間、顯性知識之間、隱性知識和顯性知識之間是可以相互轉(zhuǎn)化的。竹內(nèi)宏高、野中郁次郎認為新知識是通過隱性知識與顯性知識之間的相互作用而創(chuàng)造出來的。他們把四種轉(zhuǎn)化過程分別稱為共同化、聯(lián)接化、表出化和內(nèi)在化[2]。

共同化是從隱性知識到隱性知識，是透過直接體驗分享和創(chuàng)造隱性知識。共同化通過分享經(jīng)驗創(chuàng)造，諸如情感態(tài)度、做事方式、精神信仰和技能之類隱性知識的過程，是個體可以從他人那里不經(jīng)語言直接獲得隱性知識。學徒工與師父一同工作，不用語言，而憑借觀察模仿和練習便可學得技藝。獲得隱性知識的關(guān)鍵是體驗。

聯(lián)接化是從顯性知識到顯性知識，是將各種概念綜合為知識體系的過程。這種知識創(chuàng)造模式包括將不同的顯性知識彼此結(jié)合，通過對顯性知識的整理、增添、結(jié)合和分類等方式，重新構(gòu)造既有信息，可以催生新知識。在學校里，通過正規(guī)教育和培訓的形式所進行的知識創(chuàng)造通常采用這種模式。

表出化是從隱性知識到顯性知識，是將隱性知識表述為顯性概念的過程。采用比喻、類比、概念、假設或模型等形式將隱性知識明示化，是知識創(chuàng)造的精髓。當我們試圖對一個意圖進行概念化時，大多借助語言和圖形來表示其含義。書寫和繪圖是將隱性知識轉(zhuǎn)化為可以表述知識的方式。比喻、類比、概念、假設或模型是隱性知識轉(zhuǎn)化為顯性表達的不同層次。如說明地球是球形的：亞里士多德通過觀察月食，發(fā)現(xiàn)地球遮擋陽光在月球上的投影總是圓形的，聯(lián)想球體在任何角度的光照下都是形成圓形的陰影，類比判斷出地球形狀是球體。如何表示物體運動的快慢？可以看同時出發(fā)位置移動距離長或距離相同看所用時間，若距離和時間都不相同，但通過距離與時間的比值可以表示物體運動的快慢，這樣建立了速度概念。速度數(shù)值越大，運動越快。將隱性的物體運動快慢轉(zhuǎn)化為顯性的速度數(shù)值進行表達。再如學習海洋上水蒸發(fā)、云團移動、高原降水、地表徑流源源不斷流動，通過將各個水轉(zhuǎn)化和運動過程聯(lián)系在一起，構(gòu)建出地球上海陸水循環(huán)的模型，這個想象創(chuàng)造出的模型可以圖示出來?？梢钥吹缴钪杏帽扔鳌㈩惐葎?chuàng)造新知識比較多。在科學上，主要用概念、假設和模型將隱性的體驗轉(zhuǎn)化為顯性知識。在知識轉(zhuǎn)換的四種模式中，因為表出化從隱性知識中創(chuàng)造出新的顯性知識，所以它對知識創(chuàng)造至關(guān)重要。

內(nèi)在化是顯性知識到隱性知識，是在實踐中學習和獲取新的隱性知識。內(nèi)在化是使顯性知識體現(xiàn)到隱性知識之上的過程，這個過程與“做中學”有著密切的關(guān)系。經(jīng)過共同化、表出化和聯(lián)接化三個過程的體驗，以共有心智能力或技術(shù)訣竅的形式內(nèi)化到個體的隱性知識基礎內(nèi)，這些體驗此時變成了有價值的心智素養(yǎng)。

人類知識是通過隱性知識與顯性知識之間的社會化、相互作用而創(chuàng)造和擴展出來的，稱這種相互作用為知識轉(zhuǎn)換。應當注意的是，知識轉(zhuǎn)換是一個發(fā)生在個體之間，而又不局限于個人自身的社會化過程。知識創(chuàng)造始于共同化，從此開啟轉(zhuǎn)換的四種模式，形成一個螺旋。知識經(jīng)過四種模式轉(zhuǎn)化放大，不斷發(fā)展。

三、創(chuàng)造力的隱性知識特征

創(chuàng)造能力指獨立的以新的模式和程序去掌握和運用知識、技能并善于發(fā)現(xiàn)新原理、形成新技能、發(fā)明新方法、產(chǎn)生新思想與新產(chǎn)品成果的能力。有創(chuàng)造力的人往往能超脫具體的知覺情景、思維定式、傳統(tǒng)觀念和習慣勢力的束縛。創(chuàng)造力作為內(nèi)在能力，具有綜合性特征。創(chuàng)造力是由敏銳的觀察能力、縝密的邏輯思維能力、直覺思維能力和豐富的聯(lián)想能力所構(gòu)成。說明創(chuàng)造力不是單一特質(zhì)的一種能力，而是各種能力集成的結(jié)果。創(chuàng)造力的實現(xiàn)，或說創(chuàng)造想法出現(xiàn)的瞬間，表現(xiàn)為直覺、靈感、頓悟，是創(chuàng)造者本人也無法表述清楚的。創(chuàng)造瞬間又不依賴邏輯推理，很難分析和批判。說明創(chuàng)造力具有隱性知識特征。必須強調(diào)，在創(chuàng)造思想或方法出現(xiàn)的瞬間是跳躍性的，但在創(chuàng)造之前是邏輯的作用，邏輯推導遇到阻礙才會產(chǎn)生新想法或新觀念，而創(chuàng)造結(jié)果被肯定，又需要邏輯論證。像愛因斯坦發(fā)現(xiàn)的質(zhì)能方程，是由于在核裂變過程出現(xiàn)質(zhì)量虧損?；谀芰渴睾悖|(zhì)量虧損，必有對應能量產(chǎn)生。由此推出放出的能量與質(zhì)量的關(guān)系，即虧損的質(zhì)量與速度的平方的乘積就是放出的能量。這是邏輯推導的過程。但速度是什么值？愛因斯坦直接取光速！這是直覺。質(zhì)能方程是否成立？再通過核裂變過程中測出的虧損質(zhì)量和放出的輻射能量與通過質(zhì)能方程計算結(jié)果進行驗證，實測結(jié)果與計算結(jié)果是吻合的，證明質(zhì)能方程成立。這又是邏輯實證。

在科學創(chuàng)造活動中，任何一項問題從提出到解決都需要知覺、記憶、學習與思維等多種認知成分的參與，其中就包括對隱性知識的內(nèi)隱認知與對顯性知識的外顯認知。內(nèi)隱認知是指個體意識不到的認知活動，比如直覺、頓悟等心理現(xiàn)象都以無意識加工為主，可以歸類為內(nèi)隱認知的思維方式。這種認知隱性知識的思維有助于個體開發(fā)創(chuàng)造力并且完成創(chuàng)造性工作。創(chuàng)造力具有隱性知識的特征，而隱性知識與創(chuàng)造力之間的聯(lián)系在于：通過個體間的隱性知識共享，而后實現(xiàn)隱性知識的轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化以及分享，即隱性知識顯性化的過程，從而推動知識創(chuàng)造的過程。隱性知識的轉(zhuǎn)化使得知識逐漸顯性化出來，便于學生理解掌握與創(chuàng)新。因此，教師在教學過程中把握好隱性知識的轉(zhuǎn)化，使隱性知識顯性化，才能更好地激發(fā)學生創(chuàng)造力。隱性知識與個體經(jīng)驗有很大的關(guān)系，是個體從經(jīng)驗中學習的能力和應用經(jīng)驗，是創(chuàng)造性活動的源泉和關(guān)鍵。可以說，學習中的經(jīng)驗和判斷力，發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，掌握行業(yè)技能和行業(yè)秘密，以及決策時所具有的洞察力和前瞻性都是隱性知識的直接體現(xiàn)[3]。

四、小學生的創(chuàng)造力水平

創(chuàng)造能力包含獨特性和有價值性兩個基本特征，其具有兩層含義，一是指人具有創(chuàng)造力表現(xiàn)在提供了對整個社會來說具有獨特性和社會意義的創(chuàng)造成果；二是指對創(chuàng)造者來說具有獨特性和價值性的認識成果[4]。說明創(chuàng)造力的表現(xiàn)水平是分層次的。

斯騰伯格將創(chuàng)造力的兩種水平稱為創(chuàng)造力兩個層面，一個是社會層面，一個是個人層面[5]。他所主張的每個人都具有創(chuàng)造力，這個創(chuàng)造力可以認為是個人層面的創(chuàng)造力。個人層面的創(chuàng)造力屬于個體創(chuàng)造，它對個人來說是一種創(chuàng)造，但對社會來說還達不到創(chuàng)造的標準。而從創(chuàng)造的角度來說，當個體的創(chuàng)造被社會承認時，就是我們通常所說意義上的創(chuàng)造。而沒被社會承認的，不能叫作社會意義上的創(chuàng)造，但是個人的創(chuàng)造。

小學生的創(chuàng)造力基本屬于個人層面的創(chuàng)造力。小學生在科學課上所產(chǎn)生的相對自己本身來說的新穎的想法，或者按照自己的想法所做的實驗過程，對于社會來說，都不算是真正意義上的創(chuàng)造力，但這些都是小學生個人層面的創(chuàng)造力。在目前對創(chuàng)造力的研究中，創(chuàng)造力的理論已經(jīng)足夠豐富，但創(chuàng)造力的培養(yǎng)上可操作性不是太強。教師不知道學生怎樣的思想行為算得上是創(chuàng)造力的表現(xiàn)，因此也沒有辦法提出針對性的教學策略和作出相應的指導。這主要是因為教師關(guān)注的是創(chuàng)造力的第一個層面，即社會層面，認為只有被社會承認的，或者學生產(chǎn)生出了與其他學生完全不同的想法時，才能稱得上這個學生有創(chuàng)造力。在教育教學過程中，教師不能僅僅局限于社會層面的創(chuàng)造力，更需要看重的是個人層面的創(chuàng)造力。在對學生進行培育這個視角下，創(chuàng)造力本身的意義在于首先培養(yǎng)了個人的創(chuàng)造力。此時不要僅僅關(guān)注學生是否創(chuàng)造出了社會層面新的、沒見過的東西，首先需要肯定的就是個體層面的創(chuàng)造力。由于教育是為學生的未來做準備，因此在學生有了創(chuàng)造意識之后，有了知識、經(jīng)驗、能力、態(tài)度、技巧等素養(yǎng)之后，通過積累這些素養(yǎng)，他們才能在日后繼續(xù)創(chuàng)造出社會承認的創(chuàng)造，也就是培養(yǎng)出了社會層面上所認可的創(chuàng)造力。因此，在學生階段主要是培養(yǎng)學生的個人創(chuàng)造能力，隱含的是未來的社會創(chuàng)造。學生做出對其本身來說是新的東西的時候，這就是一種創(chuàng)造力的表現(xiàn)。如：根據(jù)實際橋的形象和提供的材料搭建一座橋。學生用所提供的材料進行拼接，最終完成橋的模型搭建。由于與實際橋的建造方法與使用的材料完全不同，整個過程學生要根據(jù)實際橋的形象、結(jié)合所具有的材料和加工方法，在大腦中想象出需要搭建的橋的形象，再進行搭建。因此完成這個模型屬于這個學生個人創(chuàng)造力的表現(xiàn)。

從個人層面的創(chuàng)造力來講，小學生時時刻刻都在創(chuàng)造，只要在課堂中給出合適的機會，讓學生主動思考，他們就能創(chuàng)造。斯騰伯格所認為的每個人都有創(chuàng)造力對于教育意味著：首先有個人層面的創(chuàng)造力，而這種個人層面的創(chuàng)造力是為了達到在未來能具有的并最終能表現(xiàn)出社會意義上的創(chuàng)造力。

五、創(chuàng)造性學習與創(chuàng)造力培養(yǎng)

個體的創(chuàng)造力不是在真空中實現(xiàn)的，而總是以一定的學科及領域為依托。學科具有文化傳遞與創(chuàng)新參照兩種作用。一方面，它將特定文化的活動規(guī)則和知識傳遞給個體，使之成為具有特定知識背景的人，并為個體的創(chuàng)造活動提供知識和信息的基礎；另一方面，它還作為個體創(chuàng)造活動的背景而存在，個體產(chǎn)生的創(chuàng)新或創(chuàng)造性認識是針對該專業(yè)原有的知識狀態(tài)而言的，在此，學科就成為創(chuàng)造新穎性的參照點與背景。小學科學同樣作為一個學科依托，小學生既要學習科學文化知識，又要在科學活動的背景下進行基于自己生活中獲得的科學認識的知識創(chuàng)新和創(chuàng)造性學習。

我們從知識創(chuàng)造的螺旋來看，共同化是從隱性知識到隱性知識、內(nèi)在化是從顯性知識到隱性知識，它們的學習結(jié)果都是內(nèi)隱的，難于觀察。而聯(lián)接化是從顯性知識到顯性知識、表出化是從隱性知識到顯性知識，其學習結(jié)果是外顯的，具有可觀察的表征。因此，這里只關(guān)注聯(lián)接化和表出化過程學生的創(chuàng)造表現(xiàn)。由于認知是知識的獲取和應用，又區(qū)別為知識獲取中的創(chuàng)造性學習和知識應用過程的創(chuàng)造力表現(xiàn)。

(一)創(chuàng)造性學習及其特征

創(chuàng)造性學習的表現(xiàn)或說表征形式，也就是創(chuàng)造的形態(tài)，是將已知的知識要素組成內(nèi)在一致的新整體或新的功能性整體，也包括學習的方法在新情境中的應用和創(chuàng)新新方法。學生必須使用多個來源的要素，把他們整合成為一個新穎的、與自己先前的知識相關(guān)的結(jié)構(gòu)模型，創(chuàng)造的結(jié)果是一個新產(chǎn)品，即能夠看得見內(nèi)容比原來材料更為豐富的知識。

如何培養(yǎng)小學生的創(chuàng)造性學習能力？一是將已有知識聯(lián)接形成新知識。學生將所學知識進行邏輯化重新組合，形成新知識。這個創(chuàng)造過程是聯(lián)接化。如學生學習某個單元或主題知識后，自己根據(jù)各概念的邏輯關(guān)系，構(gòu)建出樹狀邏輯圖、泡狀概念圖、模塊結(jié)構(gòu)圖等。二是將形象特征抽象化創(chuàng)造新知識。對科學事物或變化過程進行科學觀察，將呈現(xiàn)的各種形象進行抽象概括創(chuàng)造出新概念或新認識?？茖W探究過程就是面對各種科學形象，進行形象思維，獲得抽象認識，對抽象認識進行概括，獲得更抽象的結(jié)論。學生自己或者在教師指導下，經(jīng)歷科學探究獲得新知識的過程就是集體或個體的知識創(chuàng)新。這個過程是表出化，獲得新的科學概念或規(guī)律，就是將對自然世界的隱性體驗創(chuàng)造出顯性知識的過程。如“土壤”的教學，通過調(diào)動學生已有經(jīng)驗和觀察，發(fā)現(xiàn)土壤里有什么(土壤中有植物的根，有小動物，有動植物尸體、空氣、水等)和土壤成分的區(qū)別(支持植物生長的要素是土壤基質(zhì)、腐殖質(zhì)、空氣和水)。通過設計實驗，發(fā)現(xiàn)土壤基質(zhì)的作用是固著植物和提供礦物質(zhì)；土壤中水分是植物吸收水分(特別是含于其中的各種微量元素)的源泉；空氣是微生物活動形成腐殖質(zhì)和根呼吸的重要物質(zhì)。這樣獲得對土壤的認識，是通過觀察實驗將科學現(xiàn)象具有的內(nèi)涵進行抽象概括而獲得的顯性表達，屬于創(chuàng)新性知識，也是學生小組和個人創(chuàng)造力的表現(xiàn)。

(二)創(chuàng)造力表現(xiàn)及其培養(yǎng)

知識的應用，常常表現(xiàn)為程序性知識。程序性知識是關(guān)于如何做“某事”的知識，需要遵循的一系列操作步驟(心智的和動作的)。在小學科學課程中，這種程序性知識具體體現(xiàn)在科學認識過程和技術(shù)活動過程的方法性知識。科學方面包括科學觀察實驗方法(如放大法、轉(zhuǎn)化法、對比法、黑箱法、理想外推法等)和科學思維方法(如歸納法、演繹法、類比法)[6]。技術(shù)方面包括技術(shù)設計方法(如結(jié)構(gòu)設計和流程設計方法)[7]、技術(shù)思維方法(如表象類比法、表象改造法、意象表達法、具象表達法)[8]和工程思維方法(如系統(tǒng)化方法、模塊法、協(xié)調(diào)法)。

這種情況下，創(chuàng)造力的表征形式：

一是科學方法在新的情境中的應用。如固體“熱脹冷縮”，可以用銅球穿銅環(huán)的對比法，也可以用電路連通的轉(zhuǎn)化法，還可以用輪軸旋轉(zhuǎn)放大法。由于固體熱膨脹系數(shù)很小，其體積隨溫度變化很小。證實固體熱脹冷縮，可以采用不同的實驗方法。圖1所示為對比法，即銅球室溫下可以恰好穿過銅環(huán)，銅球加熱后被銅環(huán)托住，冷卻后又可穿過。銅球體積變化看不出來，但通過加熱前后的對比，可以知覺體積的變化。圖2所示為放大法，即銅棒加熱后，會由于摩擦力使大頭針滾動，大頭針上所附輕小紙制指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。大頭針相當于軸，軸的微小滾動，其上固定的指針可以有較大幅度的偏轉(zhuǎn)。雖然看不到銅棒伸長，但通過指針偏轉(zhuǎn)，判斷銅棒體積變化。圖3所示是將靠得很近兩根銅棒連接在一個閉合電路中，當加熱銅棒，會看到電路中小燈泡被點亮。閉合電路的通、斷，反映出銅棒的受熱膨脹和冷卻縮短。這是將看不到的固體體積變化，轉(zhuǎn)化為電路導通與否反映出來。同樣是證明固體的熱脹冷縮，設計出不同的實驗方法，是創(chuàng)造力的表現(xiàn)。

二是技術(shù)設計中創(chuàng)造的新形象。如“制作太陽能熱水器”，學生要根據(jù)所給材料，依據(jù)實際太陽能熱水器形式和功能，會選擇黑色物質(zhì)或涂料制作熱水器。根據(jù)經(jīng)驗或計算緯度確定傾角，根據(jù)東南西北方向確定熱水器面朝向(北半球正午陽光照射過來的方向是南，因此熱水器面板方向朝南，而面板與地面的傾角是使正午陽光直射面板)。最后制作出的模型，是完全與實際存在的熱水器不一樣的人工物，是學生個人創(chuàng)造的表現(xiàn)。

圖1 對比法

圖2 放大法

圖3 電路法

在教學中，要分階段、分程度逐步進行創(chuàng)造力培養(yǎng)。首先要清晰明確地學習科學觀察實驗方法、技術(shù)設計方法和技術(shù)思維方法，學生模仿學習階段是非常重要的階段，是學生創(chuàng)造性地應用的基礎。其次是要有一個指導、幫助的過程，教師要與學生一起討論，引導學生將已有的方法應用到新領域的科學或技術(shù)活動中。最后針對具體內(nèi)容，學生能夠自己選擇和確定研究方法，解決新問題。教師要有意識地循序漸進地通過整個教學過程，培養(yǎng)小學生的創(chuàng)造能力?！?/p>